改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法在邊坡工程力學(xué)參數(shù)反演中的應(yīng)用.pdf

1、邊坡的變形和受力狀態(tài)分析的難題之一便是如何恰當(dāng)?shù)毓烙嫀r土體的力學(xué)模型參數(shù)。最優(yōu)估計的巖土力學(xué)模型參數(shù)是通過比較現(xiàn)場觀測到的信息數(shù)據(jù)與理論模型得到的模型數(shù)據(jù)的差異而得到的。通過定義目標(biāo)函數(shù)，將參數(shù)識別反問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題處理。伴隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，正分析的理論和計算方法逐漸成熟，觀測儀器的精度也逐步提高，根據(jù)現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行巖土力學(xué)模型參數(shù)反演具有良好的應(yīng)用前景，本文主要研究成果如下： ①根據(jù)參數(shù)優(yōu)化反演基本原理，對標(biāo)準(zhǔn)粒子群算

2、法采用“隱匿墻”的約束處理方法后，將其應(yīng)用到求解邊坡工程力學(xué)參數(shù)反問題中，以一個二維邊坡位移反分析的算例證明了該反演方法的可行性。 ②為提高優(yōu)化反演的計算效率，進(jìn)一步減少正算工作量，對標(biāo)準(zhǔn)粒子群優(yōu)化算法做了進(jìn)一步的改進(jìn)。對較差粒子和最優(yōu)粒子分別采取了“加時飛行策略”和“保持最優(yōu)位置策略”，并在算法后期引用“直接搜索策略”，構(gòu)建了一種改進(jìn)粒子群算法(FPSO-DS)。用典型Schaffer函數(shù)進(jìn)行了仿真試驗，與標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法(SP

3、SO)、線性遞減慣性權(quán)重粒子群算法的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了對比分析，說明了改進(jìn)方法的有效性與穩(wěn)定性。并運(yùn)用“平均截止代數(shù)”和“截止代數(shù)分布熵”的綜合測度定量地評價了改進(jìn)算法的優(yōu)化效率。 ③利用VC編程實現(xiàn)了參數(shù)反演的FPSO-DS方法，并通過算例驗證，與前文SPSO反演方法的迭代收斂曲線進(jìn)行比較分析，可以發(fā)現(xiàn)FPSO-DS對提高最優(yōu)解的收斂速度和計算精度具有較好的效果。 ④將本文提出的改進(jìn)粒子群(FPSO-DS)優(yōu)化反演方法應(yīng)用